(57)【要約】【課題】  出力が所定の電圧で安定に動作している状態での不安定動作や出力電圧ＶＯＵＴのリップル電圧増大をおこすことなく、出力負荷電流が急増することで発生する出力のアンダーシュートを抑える。【解決手段】  出力負荷電流が急増し出力が低下したことを検出する回路とアンダーシュート対策用インダクタを付加することで、出力にアンダーシュートが発生する条件時にのみインダクタ値を小さくし、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートの激減を可能にした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と、インダクタと、ダイオードと、出力容量と、制御回路を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、インダクタ切替え手段を設け、出力電圧が所定の電圧値以上低下した場合に該インダクタ切替え手段によりインダクタ値を小さくすることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ回路。
【請求項２】
前記インダクタ切替え手段は、前記インダクタに接続されるスイッチング手段と少なくとも１つ以上の第２のインダクタで構成されることを特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ回路。
【請求項３】
スイッチング素子と、インダクタと、ダイオードと、出力容量と、制御回路を有しするＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、前記インダクタを一次巻線と二次巻線を有するトランスで構成し、該トランスの一次巻線もしくは二次巻線にスイッチング手段を接続し、出力電圧が所定の電圧値以上低下した場合にス該イッチング手段により前記トランスのインダクタ値を小さくすることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ回路。
【請求項４】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、出力電圧の低下を検出する電圧低下検出回路を設け、出力電圧の低下を検出することを特徴とする請求項１および請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータ回路。
【請求項５】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、前記電圧低下検出回路は電圧比較器にて構成され、前記エラーアンプの出力が動作点からはずれたことを検出することで、出力電圧の低下を検出することを特徴とする請求項４記載のＤＣ−ＤＣコンバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チョッパー型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の、出力負荷電流の変動による出力電圧アンダーシュートを、抑える対策回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある設定電圧に安定化された出力電圧を作り出すためのＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、出力に付加される負荷電流の変動により、設定された出力電圧よりも低い電圧となる状態、すなわちアンダーシュートが発生してしまう。
【０００３】
図４にチョッパー型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の降圧回路の回路例を示す。従来は出力負荷電流変動による出力アンダーシュートを抑えるため、出力電圧ＶＯＵＴを検出する分割抵抗１６，１７およびエラーアンプ１９から、出力を設定電圧に安定するようスイッチ用トランジスタ１１のオンオフを調整する制御回路２１までの応答を高速にし対応している。
【０００４】
図３は図４の回路において例えば負荷の付加などにより出力負荷電流が急増した時の各部の電流および電圧を示す図である。
【０００５】
図３の回路においては、出力負荷電流がＡ点で急増したとき、スイッチ用トランジスタ１１を即座にフルオンに応答しても、図３の点線に示すように、Ａ点以前の変動する前のインダクタ電流値を、変動後した後のインダクタ電流値以上とするために時間がかかってしまい、その時間が図３の点線に示されるように長い場合、その間の出力電圧ＶＯＵＴが大きく降下してアンダーシュートが発生してしまう。
【０００６】
スイッチ用トランジスタがフルオン状態でのインダクタ電流ｉＬの増加を、インダクタにかかる電圧をＶＩＮ−ＶＯＵＴ、インダクタ値をＬ、時間をｔとして式で表すと、
ｉＬ=（ＶＩＮ−ＶＯＵＴ）÷Ｌ×ｔ
となる。これよりインダクタ電流ｉＬを急激に増加させるには、極力インダクタ値Ｌの小さなインダクタを使うことでの対応が有効である。そのため従来の技術では、インダクタＬ値を小さめに設定して出力負荷電流変動時のアンダーシュートを防止している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１８６２６４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら使用するインダクタのＬ値を極端に小さくすると、出力が所定の電圧で安定に動作している状態でのインダクタのリップル電流が増大し、安定動作が確保できなくなったり、出力電圧ＶＯＵＴのリップル電圧が大きくなりすぎたりするため、インダクタＬ値の小化での対策では限界があるという課題がある。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、従来のこのような問題点を解決するために、出力が所定の電圧で安定に動作している状態での性能を劣らせることなく、出力負荷電流が急増し出力電圧が低下したときのみインダクタ電流が増加する時間を短くし、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートを激減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、スイッチング素子と、インダクタと、ダイオードと、出力容量と、制御回路を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、インダクタ切替え手段を設け、出力電圧が所定の電圧値以上低下した場合に前記インダクタのインダクタ値を小さくすることを特徴とする。
【００１０】
この発明の構成によれば、出力電圧低下時にインダクタのインダクタ値を小さくできるため、出力電圧が低下したときにインダクタ電流が増加する時間を短くできるため、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートを防止することができる。
【００１１】
また、本発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、前記インダクタ切替え手段は、前記インダクタに接続されるスイッチング手段と少なくとも１つ以上の第２のインダクタで構成される。
【００１２】
また、本発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、スイッチング素子と、インダクタと、ダイオードと、出力容量と、制御回路を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路において、前記インダクタを一次巻線と二次巻線を有するでトランスで構成し、前記トランスの一次巻線もしくは二次巻線にスイッチング手段を接続し、出力電圧が所定の電圧値以上低下した場合に前記スイッチング手段により前記トランスのインダクタ値を小さくすることを特徴とする。この発明の構成によれば、出力電圧低下時にインダクタのインダクタ値を小さくできるため、出力電圧が低下したときにインダクタ電流が増加する時間を短くできるため、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートを防止することができる。
【００１３】
また、本発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、出力電圧の低下を検出する電圧低下検出回路を設け、出力電圧の低下を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、前記電圧低下検出回路をエラーアンプにて構成し、前記エラーアンプの出力が動作点からはずれたことを検出することで、出力電圧の低下を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、出力が所定の電圧で安定に動作している状態での不安定動作や出力電圧ＶＯＵＴのリップル電圧増大をおこすことなく、出力負荷電流が急増することで発生する出力のアンダーシュートを抑えることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は降圧回路を例に、本発明の実施例１を示すチョッパー型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路である。
【００１８】
出力ＶＯＵＴから上側分割抵抗１６と下側分割抵抗１７で分圧された電圧がエラーアンプ１９に接続される。エラーアンプ１９は前記分圧信号と基準電圧２４が接続され、差動増幅された出力は発振回路２０の出力と共に制御回路２１へ接続され、制御回路２１にて出力が所定の電圧となるようなスイッチ信号が作られてスイッチ用トランジスタ１１へ出力される。
【００１９】
スイッチ用トランジスタ１１は入力電圧１０とダイオード１３に接続され、更にインダクタ切替え手段１２１に接続される。インダクタ切替え手段１２１は前記出力ＶＯＵＴと出力容量１４に接続され、出力が所定の電圧となるようエネルギーが供給される。
【００２０】
前記出力ＶＯＵＴには電圧低下検出回路１００が接続される。電圧低下検出回路１００の出力は、インダクタ切替え手段１２１に入力される。
【００２１】
電圧低下検出回路１００は出力ＶＯＵＴの電圧を検出し、出力ＶＯＵＴの電圧値が所定の電圧値以下になった場合、信号をインダクタ切替え手段１２１に出力する。インダクタ切替え手段は電圧低下検出回路１００の出力を受けて自身のインダクタ値を小さくする。
【００２２】
これにより、図３に示すように出力負荷電流の急激な変化にもインダクタ電流は実線のように早く安定し、ＶＯＵＴの電圧変動は実線に示すように小さい範囲で収まる。
【００２３】
図２は図１のインダクタ切替え手段および電圧低下検出回路の一例を示す図である。
インダクタ切替え手段は直列に接続されたアンダーシュート対策用インダクタ１２０、１２１と、アンダーシュート対策用インダクタ１２０に接続されたアンダーシュート対策スイッチ２２で構成される。本実施例ではアンダーシュート対策スイッチ２２はＭＯＳトランジスタで実現した。
【００２４】
また、電圧低下検出回路は分割抵抗１６と下側分割抵抗１７で分圧された信号とアンダーシュート対策用基準電圧２４を入力するアンダーシュート対策用コンパレータ２５により構成され、アンダーシュート対策用コンパレータ２５の出力はアンダーシュート対策スイッチ２２に接続される。
【００２５】
上記の構成の回路において、負荷電流が急増することで出力電圧が低下し、それに伴い分圧信号電圧が低下する。分圧信号電圧がアンダーシュート対策用基準電圧よりも下がった時にアンダーシュート対策用コンパレータ２５の出力はＨｉｇｈからＬｏｗに変化し、アンダーシュート対策用スイッチ２２をオンさせる。
【００２６】
アンダーシュート対策用スイッチ２２の両端はアンダーシュート対策用インダクタ１３の両端に接続されているため、アンダーシュート対策用スイッチ２２がオンすることによりアンダーシュート対策用インダクタ１２０が短絡される。出力が所定の電圧で安定に動作している状態ではトータルでのインダクタのＬ値はアンダーシュート対策用インダクタ１２０と１２１のＬ値を足した値であるが、アンダーシュートが発生する条件時においてはトータルでのインダクタのＬ値はアンダーシュート対策用インダクタ１２１のみのＬ値となり、結果トータルでのインダクタのＬ値を小さくすることが可能となり、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートの激減が可能となる。
【実施例２】
【００２７】
また図４は、図１のインダクタ切替え手段の第２の実施形態を示す図である。
インダクタ切替え手段はスイッチ用トランジスタ１１と出力ＶＯＵＴの間に直列に接続されるトランス２６と、トランス２６の片方の巻線に接続されるアンダーシュート対策用スイッチ２２で構成される。本実施例においても、図２と同様、アンダーシュートが発生する条件時においてトータルでのインダクタのＬ値を小さくすることが可能であり、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートの激減が可能となる。
【実施例３】
【００２８】
また図５に示すように、インダクタ２３３とアンダーシュート対策用インダクタ２３２を並列に接続し、アンダーシュート対策用スイッチ２２１のオン、オフによりインダクタ値を変える構成によっても、同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００２９】
さらに図６に示すように、アンダーシュート対策用コンパレータ２５２の入力をエラーアンプ１９の出力から取っても、同様の効果を得ることができることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のアンダーシュート対策回路の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるアンダーシュート対策回路の説明図である。
【図３】インダクタ電流波形の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるアンダーシュート対策回路の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかるアンダーシュート対策回路の説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態にかかるアンダーシュート対策回路の説明図である。
【図７】従来のチョッパー方式降圧型回路の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  入力電源
１１  スイッチ用トランジスタ
１２、２３、２３０、２３１、２３２、２３３  インダクタ
１３  ダイオード
１４  出力容量
１５  出力負荷
１６  上側分割抵抗
１７  下側分割抵抗
１８  基準電圧
１９  エラーアンプ
２０  発振回路
２１  制御回路
２２、２２１  アンダーシュート対策用スイッチ
２４  アンダーシュート対策用基準電圧
２５、２５１、２５２  アンダーシュート対策用コンパレータ
２６  トランス
１００  電圧低下検出回路
１２１  インダクタ切替え手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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